2007
南方是我国制糖行业的重点区域，甘蔗糖产 量达到 800 多万ｔ，制糖企业有 250 多家。制糖 副产品甘蔗糖蜜大多数用于发酵生产酒精，蒸馏 酒精后排出的废液为一种颜色深、 污染物浓度大、 生物难以降解的有机废水，表 1 为糖蜜酒精废液 的主要成分。酒精废液的污染不仅是每个糖厂酒 精厂面临的最大的难题，也是我国轻工行业最突 出的污染难题之一。据有关资料显示，１个 6000 t/d 规模的甘蔗制糖厂所附属的日产 50 t 酒精的 酒精车间，每天排出的酒精废液量有 700 t，其 污染物的总量相当于１座人口为 80 万城市每日 生活污水的污染物量，由此可见酒精废液对环境 污染的严重性。
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表 1 糖蜜酒精废液的主要成分 |
为了实现社会的可持续发展，国家已经加大 了环境保护的力度，制定了更加严格的环境保护 法律和法规，所有的工业企业的污染物排放必须 达到国家的排放标准，否则一律关闭决不手软。 本技术酒精生产发酵选用耐高渗透酵母菌；采取 废液回用流程提高排放浓度，减少废液量；蒸馏 采用间接加热技术，进一步减少废液量；采用废 液专用燃烧技术实现废液浓缩的能量自给平衡， 达到真正意义上的废液治理要求，解决以往酒精 废液治理存在投资大、运行费用高、治理效率低 的被动局面，实现环境保护目标，达到社会、经 济和环境的可持续发展。
糖蜜酒精废液还没有１种较适用、经济、有 效、可以彻底解决污染的技术，面对这一情况， 我们做了大量的前期研究工作。1982 年与广西贵 糖集团公司共同承担了轻工业部科研项目“甘蔗 糖厂糖蜜酒精蒸馏废液的利用与治理——废液浓 缩燃烧试验” ，一直积极研究推广治理污染技术， 2002 年开展“高浓度糖蜜发酵酒精废液浓缩焚烧 技术”研究工作，提出了酒精发酵工艺和排放废 液治理相结合的技术路线，采用细胞融合法研发 改良了耐高渗、耐高酒分、抗杂菌的优良酵母菌 种和蒸馏废液回用、进行高浓度酒精发酵，使发 酵成熟醪的浓度由传统发酵的 10°Bx 浓度提高到 16°Bx，可以使酒精废液排放量减少 25％[1]，加上 蒸馏采用间接加热技术（差压蒸馏） ，废液排放浓 度可提高到 20°Bx；同时开展废液烟气浓缩焚烧 技术，既可以解决传统蒸汽蒸发浓缩产生的结垢 和锅炉燃烧废液易结渣、堵灰需要经常清除的问 题，又可以取得烟气直接浓缩和废液焚烧整个系 统的能量平衡，达到浓缩焚烧不需外加热能的封 闭循环的效果。
这里仅介绍废液烟气浓缩焚烧技术。
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图 1 废液烟气浓缩焚烧工艺流程 |
糖蜜酒精废液浓缩后成分见表 2。
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表 2 浓缩酒精废液和煤、重油的主要成分对比 |
表 2 可见，固形物 60％的浓废液其工作低位 热值为 7000 J/kg，它和甘蔗糖厂的甘蔗渣（含 水分 45％～50％）的热值相差不大。可作为燃料 进行燃烧，而它的含硫量为 0.2％～0.3％，比一 般的煤含硫量 0.5％～3.0％低很多，是比较环保 的燃料。
以粗蒸馏塔出来的废液浓度 20°Bx、重量 1000 kg 计算，要把它浓缩为 60°Bx 浓度，需蒸 发水量为 667 kg，而浓废液重量为 333 kg，它燃 烧产生的热量为 333×7000=2.33×106 J，以蒸 发 1 kg 水需热量 2700 J 计，蒸发 667 kg 水需热 量为 667×2700=1.80×106 J，浓废液燃烧产生 的热量大于蒸发水量所需的热量近 30％。所以从 20°Bx 废液出发，利用浓废液焚烧产生的热量可 以把 20°Bx 废液浓缩成 60°Bx 的浓废液，而浓缩 焚烧整个过程达到热量的自给平衡。
废液焚烧产生高温烟气通过增浓器对废液进 行浓缩,表 3 为增浓器增浓效果。
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表 3 增浓器的增浓效果 |
表 3 中，进入增浓器的烟气温度为 760～950 ℃， 与废液进行传热传质后温度下降到75～88℃， 废液浓度由 16～18°Bx 浓缩为 62～68°Bx。
在传统蒸发罐浓缩液体时，由于液体含有其 它杂质和蒸发过程局部干化使蒸发罐传热管形成 结垢，对蒸发浓缩造成很大影响，用蒸发罐浓缩 废液时影响更为严重。在增浓器中，废液与烟气 直接接触，烟气不断移动，而废液也在移动，不 断形成新的传热传质界面，在对流过程中，烟气 不断地把热量传给不断更新界面的废液，废液吸 收热量后，沸腾蒸发水分，把水从废液的液相传 给了烟气的气相，废液流动速度很快，更新界面 也更频繁，更利于传热传质，传热系数非常高， 且大大降低结垢产生的几率，解决了蒸发浓缩产 生结垢的难题。
喷燃炉用浓度为 63～68°Bx 的废液作燃料， 用高压泵喷入焚烧炉完全燃烧，不外加其它燃料 就可以正常运行，炉温稳定保持在 850～1100℃， 提供高温烟气作废液增浓使用。表 4 为喷燃炉燃 烧温度。
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表 4 喷燃炉燃烧温度 |
传统蒸汽锅炉存在水冷壁管结焦的问题，如直接用浓缩废液作燃料，结焦问题更加严重。这 是因为水冷壁管暴露在炉膛中，炉膛凹凸不平， 为废液、飞灰的粘附沉积提供了较好的条件，很 容易在炉膛产生结焦，而清理结焦的劳动强度非 常大。同时，因酒精废液含有较多的钾、钠，在 燃烧过程中变成氧化钾、氧化钠，它们的熔点低， 在高温炉中会挥发，很容易粘附在水冷壁管、过 热管等处生成一层覆盖物,其传热性能很差， 影响 到水冷壁管的传热,必须经常清理结渣积灰， 而结 渣积灰有腐蚀性,运行 1～2 年后必须更换钢管。
全废液喷燃炉内没有水冷壁管等吸收热量的 装置，炉内都是用耐火砖砌成，内壁光滑，不结 渣积灰，不需要经常清理壁上积灰，也没有像沸 腾炉底部的风帽和布风板的损坏需要经常更换的 问题。
全废液喷燃炉能满足燃烧废液的要求，燃烧 充分，提供高温烟气供废液浓缩使用，操作维护 简单、劳动强度大大降低。浓废液在喷燃炉燃烧后的炉灰是一种很好的肥料，含钾量为 15％，其 成分见表 5。
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表 5 糖蜜酒精废液焚烧产生的炉灰成分 |
生产 1 t 酒精所产生的 13 t 废液经焚烧后可 获得炉灰 350 kg，其含钾量为 15％，以每千克炉 灰 0.5 元（市场上含钾 52％的钾肥价格为 1900 元/t）计算，一个日产 50 t、生产期 300 天的酒 精厂，可获得的经济效益为 260 万元。
(1)本技术克服了以往只单纯考虑废液治理 的缺陷，从产生废液源头着手减少废液量和提高 废液浓度，探索出将酒精发酵工艺与废液治理工 艺有机结合的全新的酒精废液治理方法。
(2)高浓度糖蜜发酵酒精废液浓缩焚烧技术 投资少，占地少，流程短、操作简单易行、运行 费用低。它兼顾了社会效益和经济效益，做到了 治理与利用相结合的目的，彻底解决了糖蜜酒精 废液造成的污染，适应了目前治理酒精废液的需 要。
(3)高浓度糖蜜发酵酒精废液浓缩焚烧技术， 达到了浓缩和焚烧热能自给平衡，大大减少了运 行费用。提出烟气蒸发浓缩概念，没有固定热交 换界面，利用高温烟气与废液直接传热和传质， 传热系数非常高，解决了蒸发浓缩产生结垢的难 题。喷燃炉单独燃烧酒精废液，解决了结焦问题， 提高了热效率并大大减轻了劳动强度，适应一般 技术水平的操作。
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